基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统及方法

摘要

一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，包括火灾监测网、手持终端、监控中心计算机、消防指挥终端；所述火灾监测网由多个汇聚子网组成并通过汇聚子网的无线汇聚节点、3G网络与监控中心计算机连接，所述汇聚子网是由无线传感器节点即火灾监测节点组成主链式拓扑结构的无线传感器网络，所述的手持终端查询手持终端和救援手持终端，手持终端通过其内部的RFID读卡器、RFID读取链路读取其附近火灾监测节点的RFID数据标签数据，通过3G网络与监控中心计算机进行数据交互。 优点是：安装方便、实时性强、能有效辅助火灾受困人员逃生和火灾救援人员制定救助方案，在火灾紧急情况下，对受困人员和救援人员提供智能引导，可以实现最有效的生命财产的救助。

主权项

1.一种基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，该系统包括以下几个部分，布设于建筑物房间内和走廊过道的火灾监测网、可携带用于获取火场实时信息的手持终端、用于对火灾监测网所覆盖的整体环境监控的监控中心计算机、在火灾发生时供火场外的消防指挥中心使用的消防指挥终端；所述火灾监测网由多个汇聚子网组成并通过汇聚子网的无线汇聚节点、3G网络与监控中心计算机连接，所述汇聚子网是由无线传感器节点即火灾监测节点组成主链式拓扑结构的无线传感器网络，所述的手持终端包括供火场内受困人员使用的查询手持终端和救援人员使用的救援手持终端，手持终端通过其内部的RFID读卡器、RFID读取链路读取其附近火灾监测节点的RFID数据标签数据，通过3G网络与监控中心计算机进行数据交互；所述火灾监测节点包括具有采集数据、上传数据功能的监测终端节点和具有采集数据、上传数据和转发数据功能的监测中转节点，监测中转节点和监测终端节点分别布置于建筑物的走廊和房间内，走廊拐角处单独设置一个监测中转节点，走廊内监测中转节点与本地RFID标签地址一一对应且唯一；每个房间内均匀布置2至3个监测终端节点，每房间内监测终端节点RFID标签地址一致且与其他房间和走廊的火灾监测节点地址不同；每个楼层平面的火灾监测节点和一个无线汇聚节点通过自组织的方式构成一个汇聚子网，其中监测中转节点逐个串联组成一条或多条网络路由的主链路，然后由分布在各个房间内的监测终端节点一跳选择距离其最近的主链路节点作为其路由转发节点， 通过网络初始化/重建阶段、数据传输阶段实现主链式路由，汇聚节点布置于监测区域的中心位置，以使各条路由主链上的节点数目均衡；其特征在于：其中，相邻两个监测中转节点的布置距离满足，当且仅当，其中为RFID读取范围的最小值，为RFID读取范围的最大值，为走廊宽度；所述监控中心计算机用于初始化和重组无线监测网络、收集和分析汇聚节点上传的网络监测数据、诊断网络健壮性、实时监测火警状态、定位手持终端、生成逃生和救援地图、执行远程查询和调度；在执行定位手持终端功能时，监控中心计算机通过3G网络接收特定手持终端读取的RFID标签地址数据，并将该地址数据与本地数据库中维护的RFID标签位置字典对照后，查出标签的实际位置，监控中心计算机根据救援手持终端的位置、受困者所持终端位置和实时火势信息生成逃生或救援路线图，通过3G网络向特定救援手持终端发送地图，调度消防员实施救助；所述查询手持终端根据建筑物内人员分布情况布置于建筑物的房间内，以方便火灾发生时受困人员的拿取；所述救援手持终端是在火灾发生时由进入火场的消防队员携带；所述查询手持终端和救援手持终端包括嵌入式处理器单元，与嵌入式处理器单元连接的屏幕显示模块、3G模块Ⅱ、RFID读卡器模块和功能按键；所述功能按键包括“开机”键、“辅助逃生”键、“等待救援”键和“辅助救援”键；救援手持终端具有自动辅助救援方式、主动命令救援方式和紧急求救功能，优先级由高到低依次为紧急求救功能、主动命令救援方式、自动辅助救援方式；当进入火场的消防员按下“辅助救援”按键，手持终端内的RFID读卡器开始读取其临近监测节点的RFID标签地址，把读取的RFID信息和本地地址信息打包后通过3G网络发送给监控中心计算机，系统默认救援方式为自动辅助救援方式，监控中心计算机接收到手持终端位置数据后，根据火场地形、等待救援者和消防员的位置信息自动计算生成距离消防员最近的、可到达的等待救援者的路径图，并通过3G网络发送给消防员的救援手持终端，显示在手持终端的屏幕上；当采用主动命令救援方式时，由火场外的指挥中心通过远程连接选中救援人员和受困者位置，通过消防指挥终端发送给监控中心计算机，监控中心计算机通过3G网络向被选中救援手持终端发出中断命令请求消息，收到该消息的手持终端将停止自动辅助救援工作进程，读取其通信范围内的监测节点的RFID标签地址数据，发回监控中心计算机，监控中心计算机根据火场地形、受困者和消防员的位置生成可到达的救援路径图，并通过3G网络发送给救援手持终端，显示在该终端的屏幕上；当监控中心计算机监测到已向手持终端发送了的“最佳路径”被火势阻断时，监控中心计算机将通过3G网络向相应手持终端发送位置查询请求消息，收到该消息的手持终端读取其通信范围内的监测节点的RFID地址信息，发回监控中心计算机，等待重新被定位，更新路径图；当监测终端节点出现失效节点或新加入节点时，只需在距其最近的监测中转节点维护的邻节点表中删除或者添加相应节点信息，然后把更新的数据沿主链上传给汇聚节点；其中，当汇聚子网的主链中出现失效节点时，如果监测中转节点在三个苏醒周期内均未收到来自链上一跳中转邻节点上传的监测消息时，则认为该节点已失效，脱离主链，此时开始重建主链，并邀请失效节点的终端成员节点加入网络。 2. 根据权利要求1所述的基于泛在网络的建筑火灾智能救助系统，其特征在于：所述无线汇聚节点包括ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ，负责收发无线传感器网络中的所有数据的通信天线Ⅱ，负责将ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ接收到的数据转换成符合3G通信格式的数据、同时负责将监控中心计算机传来的3G通信格式的数据转换成无线传感网可识别数据的TMS470M处理器，负责与监控中心计算机通信的3G模块Ⅰ，用来显示当前无线汇聚节点工作是否正常、当无线汇聚节点故障时发出光线警示的运行指示模块Ⅱ，连接至ATMEL LINK-23X处理器Ⅱ的复位端并当需要时重新启动无线汇聚节点的复位按键Ⅲ。